X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 Avaliação do índice de utilização de máquinas feamentas CC em uma empesa de usinagem, po meio da análise da técnica de pé ajustagem de feamentas. - van Coe (UMEP) ivcoe@unimep.b Ronaldo de Oliveia Matins (UMEP) omatin@unimep.b Milton Vieia Junio (UMEP) mvieia@unimep.b Resumo A cescente globalização da competição exige um pocesso contínuo de inovação dos sistemas de manufatua, obigando as empesas a implementa tecnologias inovadoas paa mante a vantagem competitiva. Devido a este cenáio, muitas empesas do Paque ndustial Basileio do amo de usinagem, estão buscando a competitividade na compa de maquináios modenos. o entanto, todos estes ecusos tecnológicos, na maioia das vezes, são sub-utilizados, pois esbaam em uma aplicação ineficiente das técnicas de supote elacionadas ao apoio e pepaação da máquina feamenta. Potanto, este atigo apesenta uma avaliação das hoas impodutivas e do índice de utilização de máquinas feamentas CC em uma empesa de usinagem a pati da técnica de pé-ajustagem de feamentas de cote utilizadas pela empesa. Palavas-chave: Redução de set-up, Pé-ajustagem de feamentas, Máquinas-feamenta CC ntodução O cescimento da intecionalização da competição tem ciado novas pespectivas e caacteísticas mecadológicas que estão alteando os atuais padões de competitividade. Ao se desloca do mecado local paa o global, a competição ocoe ente empesas que tem, ou buscam te, desempenho de classe mundial. Sob esse aspecto, poém, o mecado global está mais desafiante do que nunca e, cada vez mais, exige um pocesso contínuo de inovação dos sistemas de manufatua, induzindo as empesas a geaem e se utilizaem de feamentas necessáias paa vence os desafios, encoajando a aplicação de tecnologias inovadoas (Manufatua ntegada po Computado, Gestão da Qualidade, Just-n-ime, Engenhaia Simultânea, etc) que ciem opotunidades paa novos podutos, seviços e pocessos industiais (GU, 992 apud SMO, 200).. ecnologia CC Vonotas e Xue (997) obsevaam que a implementação da tecnologia CC, isto é, a aplicação de máquinas feamenta a contole numéico (CC) foi o que ecebeu a maio concentação de esfoços e o maio volume de investimentos po pate das empesas nos últimos anos, tanto nos países desenvolvidos como nos países em desenvolvimento.
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 As empesas investem em máquinas feamentas CC paa aumenta sua capacidade competitiva atavés, do aumento da flexibilidade, da melhoia da qualidade, da edução dos tempos de ciclos e da habilidade de poduzi lotes pequenos de maneia econômica. Poém, se os métodos e pocessos de implantação e opeação utilizados pela empesas são, em si, inadequados e ineficientes, a tecnologia somente vai evidencia os poblemas existentes, e não soluciona-los (SLACK et al., 997). Simon (200), identificou que uma das pincipais causas elacionadas aos poblemas de disponibilidade e flexibilidade das máquinas feamentas, ocoia em deteminadas atividades elacionadas com a pepaação da máquina (elaboação do pogama CC, tansfeência do pogama paa a máquina e a pé-ajustagem das feamentas de cote)..2 Pé-Ajustagem de feamentas Uma das maioes pacelas de tempo na pepaação das máquinas-feamenta paa sua utilização é consumida na pé-ajustagem das feamentas, ou seja, na deteminação e coeção de suas medidas. A análise e edução dos tempos envolvidos nessa etapa do pocesso de manufatua, conseqüentemente, são de fundamental impotância paa se obte um maio tempo podutivo disponível da máquina (SMO, 200). Bead (998), sugee que o ideal é fonece paa a maquina feamenta um conjunto de feamentas qualificado paa um deteminado tabalho, antes de começa toda a pepaação da máquina. Uma vez montadas as feamentas nos seus espectivos alojamentos, pati dietamente paa a podução, sem a necessidade de a feamenta toca a peça e sem utiliza uma peça teste. Um dos pocessos utilizados pelos usuáios de máquina feamenta CC, paa detemina as medidas da feamenta é a usinagem expeimental, com uma medição posteio da peça e com isso a coeção das medidas das feamentas. este caso, pimeiamente, intoduz-se no comando da máquina a medida das feamentas deteminadas de foma apoximada. Após uma pequena usinagem expeimental, mede-se a peça novamente. Os desvios de medidas deteminados em elação às dimensões do desenho são intoduzidos no comando, como dados de coeção paa a espectiva feamenta (DEGARMO et al., 997). Dependendo do tipo de máquina, essa opeação consome, em média 50 a 75% do tempo gasto na substituição de uma feamenta. Ou seja, ajusta cada feamenta utilizando-se esse pocesso pode se muito demoado. Duante esse pocesso de ajustagem, as máquinas estão poduzindo cavaco, o que compomete sua podutividade (WCK, 995). Um outo tipo de pocesso é a utilização de apaelhos de pé-ajustagem de feamentas, os pesettes, que pemitem executa o ajuste das feamentas que seão utilizadas na máquina peviamente e foa da máquina de maneia ápida e com uma pecisão tal, que os dados de coeção de feamenta podem se tansfeidos ao comando CC com total confiança e sem peda de tempo. o caso deste tipo de pocesso, as dimensões da aesta de cote da feamenta em elação ao ponto de efeência, são devidamente deteminadas. Ou seja, a feamenta já montada em seu supote, é colocada em um equipamento de pé-ajustagem, na qual este possui o mesmo fomato e alojamento do supote de feamenta da máquina CC. Então as medidas das feamentas podem se deteminadas ótica ou mecanicamente, e os dados são intoduzidos no comando da maquina duante a pepaação da maquina. A pé-ajustagem e medição de feamentas foa da máquina poduzem economias significativas, tendo em vista que os ajustes na pimeia peça podem se eduzidos ou até mesmo eliminados, dependendo apenas da toleância equeida. É um meio ápido e confiável de afeição de diâmetos e compimentos de feamentas, na qual elimina a necessidade de usa a máquina como um dispositivo de afeição e ajustagem de feamentas (ORO, 990; WCK, 995).
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 Gupo de máquinas CC otal de máquinas otal de máquinas que ÃO utilizam sistema de pesette onos CC 8.408 5.658 Centos de usinagem 5.978.295 Mandiladoas CC 279 70 Fesadoas CC.375 544 otal de máquinas CC no paque industial basileio 6.040 7.667 otal de máquinas CC que ÃO utilizam pesette 8.373 Fonte: Simon (200) abela - Máquinas-feamenta CC instaladas no paque industial basileio X Quantidade de máquinasfeamenta CC ÃO apoiadas po apaelhos de pé-ajustagem de feamentas do paque industial basileio (SMO, 200) As vantagens da utilização de apaelhos de pé-ajustagem são muitas, como não apenas pemite elimina os tempos gastos no pocesso citado anteiomente, como também se pode minimiza ou elimina outas vaiáveis do tempo de pepaação das feamentas. Com estas vantagens, aumentam-se os ganhos em podutividade e eduzem-se os custos e o tempo de fabicação do poduto. Além do mais, com a implantação deste pocedimento pemite-se eduzi a taxa de efugo decoente da atividade de pepaação da maquina, povê ainda uma foma de identifica poblemas de disponibilidade de feamentas antes mesmo de se inicia a pepaação da máquina, aumentando o tempo de aanque de cavaco em pelo menos 20% (BEARD, 998). Uma pesquisa feita po Mason (2000), elatou que no final da década de 70, nos Estados Unidos, ea peciso um gande esfoço no sentido de convence os usuáios de tecnologias CC, a gande impotância e extema necessidade de utiliza os apaelhos de pé-ajustagem de feamentas. Hoje, estes apaelhos já fazem pate integante dos pacotes de tecnologia CC. o caso dos países industialmente mais desenvolvidos, as industias adquiem este equipamento e utilizam sem qualque questionamento, entetanto, Simon (200), identificou a ausência do uso de pesette exteno de feamentas como uma das pincipais causas paa a sub-utilização de máquinas CC, no paque industial basileio (abela ). 2 Objetivo do Pojeto Com base nos agumentos apesentados, o uso inadequado da tecnologia CC pode não popicia os benefícios pometidos, pejudicando o pocesso de modenização tecnológica das empesas com o conseqüente compometimento da sua competitividade. Potanto, o pesente tabalho visa avalia o índice de utilização das máquinas-feamenta CC de usinagem em uma empesa de usinagem, a pati da análise das técnicas de pé-ajustagem de feamentas de cote, bem como detemina a elação ente o tempo impodutivo, geado pelo uso de técnicas inadequadas paa executa a atividade de pé-ajustagem de feamentas. 3 Medotologia Segundo Agostinho (998), o índice de utilização ( u ) de uma máquina ou equipamento define o pecentual de tempo ealmente tabalhado ou tempo efetivamente disponível paa o tabalho ( t ) que é dado pela difeença ente o tempo disponível ( d ) e o tempo impodutivo ( ), consideando-se () máquinas em estudo. (Equação )
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 di u = di i ou i () u = di Paa a atividade de supote de pé-ajustagem de feamentas, a analise é feita na situação em que a atividade é executada na máquina com usinagem expeimental, medição da peça e coeção dos dados da feamenta. Duante a execução dessa opeação a máquina não está poduzindo cavaco. A técnica utilizada como efeência paa análise é a execução dessa atividade com apoio de um apaelho de pé-ajustagem de feamenta (pesette). esta condição pate do tempo de pepaação é tansfomado em pepaação extena, aumentando a disponibilidade da máquina paa opeação. Segundo Simon (200), o índice de utilização de máquinas-feamenta CC é dada pela seguinte equação (Equação 2): fi (2) uf = dfi Onde, fi é o tempo impodutivo decoente da pé-ajustagem de feamenta paa uma máquina (i); dfi é o tempo total disponível de uma máquina (i); e é a quantidade de máquinas em estudo. O tempo impodutivo ( fi ) é função do tempo adicional gasto na atividade de pé-ajustagem de uma feamenta ( afi ) quando não se utiliza apaelho de pé-ajustagem, do númeo de pepaações ( pafi ) executadas no peíodo em estudo, e do númeo de feamentas ( fi ) necessáias a cada pepaação (paa usina a peça). O tempo adicional ( afi ) é obtido a pati de estudos de tempos nos quais se compaam os tempos gastos na atividade de pé-ajustagem de feamentas utilizando-se a técnica da usinagem expeimental, com os gastos utilizando-se apaelho de pé-ajustagem exteno de feamentas. Paa efeito de cálculo, sugee-se utiliza os esultados dos estudos de tempo fonecidos pelos fabicantes de apaelhos de pé-ajustagem de feamentas, paa divesos tipos de máquina. Potanto o cálculo do tempo impodutivo da pé-ajustagem de feamenta paa uma máquina ( fi ) é dado pela Equação 3 =.. então: = =.. (3) fi afi pafi fi f O tempo adicional ( afi ) gasto na atividade de pé-ajustagem de uma feamenta é função das caacteísticas específicas de cada máquina e, potanto, vaia de um tipo de máquina paa outo. O númeo de pepaações ( pafi ) executadas no peíodo vaia em função do mix e cadência de podução de cada tipo de máquina, e o númeo de feamentas ( fi ) necessáias em cada pepaação (paa executa a peça) vaia em função do tipo de peça e de máquina. Desta foma o tempo impodutivo deve se expesso em função dos gupos de máquinas em estudo, consideando-se (n) gupos de máquinas constituídos de, v,..., w máquinas (Equação 4). fi afi pafi fi f = fi =.( af. paf. f ) + v.( af 2. paf 2. f 2 ) +... + w.( afn. pafn. fn ) (4)
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 Já o tempo total disponível é dado pela soma dos tempos totais disponíveis de cada gupo de máquinas no peíodo em estudo, consideando-se (n) gupos de máquinas constituídos de, v,..., w máquinas (Equação 5). dfi =. + v. +... + w ou = ( + v +... + w). (5) df df 2. dfn dfi df Potanto, substituindo a equação do tempo impodutivo total decoente da pé-ajustagem (Equação 4) em elação ao tempo total disponível da máquina (Equação 5) na equação do índice de utilização de máquinas CC (Equação 2), obtém-se a expessão apesentada na Equação 6: uf [(. af. paf. f ) + ( v. af 2. paf 2. f 2 ) +... + ( w. afn. pafn. fn ) = (6) ( + v +... + w). df 4 Resultados e discussão A Empesa escolhida paa a pesquisa é do amo de usinagem com apoximadamente 200 funcionáios. o chão de fábica existem apoximadamente 75 máquinas das quais 53 (7 tonos, 22 centos de usinagem, 2 mandiladoas e 22 fesadoas) possuem comando numéico computadoizado (CC), e opeam em dois tunos de 8 hoas cada. Paa detemina o índice de utilização das máquinas feamentas CC e o tempo impodutivo total em função da não utilização das técnicas de pé-ajustagem de feamentas, foi elaboado um questionáio paa coleta de dados, afim detemina o númeo médio de pepaações e a quantidade média de feamentas utilizadas nos pocessos de usinagem. A abela 2 apesenta o valo médio de pepaações executadas e a quantidade média de feamentas utilizadas no pocesso de usinagem da empesa paa cada gupo de máquina. Estes dados foam coletados pelo supeviso geal da áea de usinagem da empesa e elatados no questionáio elaboado. ipo de máquina úmeo médio de pepaações po tuno po peça Quantidade média de feamentas necessáias paa usina uma peça padão ono CC 3,5 5 Cento de Usinagem,5 2 Mandiladoa CC 2 8 Fesadoa CC 3 2 abela 2 úmeo médio de pepaações executadas e quantidade média de feamentas utilizadas O índice de utilização das máquinas feamentas CC em função da técnica de pé-ajustagem de feamentas é dado pela Equação 6, deduzida anteiomente, onde as vaiáveis (,v,..., w) estão elacionadas a quantidade de máquinas em elação a seu tipo ou modelo, sendo: = 7 (quantidade de tonos CC); v = 22 (quantidade de centos de usinagem); = 2 (quantidade de mandiladoas CC) e w = 22 (quantidade de fesadoas CC) Paa o tempo adicional gasto na atividade de pé-ajustagem de feamentas ( af ), foi adotado os valoes fonecidos pelos estudos ealizados da empesa note-ameicana Davis ool, em
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 conjunto com a empesa alemã Zolle, tadicional fabicante de apaelhos de pé-ajustagem de feamentas. A abela 3, apesenta os valoes do tempo adicional ( af ) paa cada tipo de máquina, quando não se utiliza apaelho de pé-ajustagem de feamenta (pesette). Paa os gupos de máquinas mandiladoas CC e fesadoas CC, foam adotados os mesmos valoes dos gupos de centos de usinagem po se tata de máquinas que executam basicamente as mesmas opeações. Gupo de máquinas empo de pepaação (minutos) empo Feamenta não péajustada Feamenta péajustada Adicional ( af ) minutos ono CC 5,92 2,58 3,34 Cento de usinagem 3,50 0,83 2,67 Mandiladoas CC 3,50 0,83 2,67 Fesadoas CC 3,50 0,83 2,67 Fonte: Zolle & Davis ool abela 3 - empo adicional gasto na atividade de pé-ajustagem de feamentas quando não se utiliza Pesette Paa os cálculos do númeo de pepaações de feamentas executadas em um ano ( af ), e o tempo total disponível de cada máquina em um ano ( df ), foi consideado dois tunos de tabalho (cada um com 8 hoas), um peíodo de análise de um ano e uma média de 252 dias úteis po ano. (abela 4). ipo de Máquina º de máquinas af (tempo adicional min) paf (númeo de pepaações executadas em um ano) f (númeo de feamentas necessáias em cada pepaação) df (empo total disponível de cada máquina em um ano) ono CC 7 3,34 764 5 4032 Cento usinagem 22 2,67 756 2 4032 Mandiladoa 2 2,67 008 8 4032 Fesadoa 22 2,67 52 2 4032 abela 4 - Valoes a seem utilizados na equação paa a deteminação do valo do índice de utilização das máquinas feamentas CC Resolvendo as equações anteiomente citadas, pode-se detemina que: o índice de utilização das máquinas-feamenta CC em função da técnica utilizada pela empesa no pocesso de pé-ajustagem de feamentas ( uf ) é de 0,85 ou 85%; o tempo impodutivo total, devido a utilização de técnicas inadequadas paa péajustagem de feamentas ( f ), está geando um volume de 30.800 hoas impodutivas po ano na empesa. 5 Consideações finais Muitas empesas possuem um maquináio modeno em seu chão de fábica, entetanto a má utilização destes ecusos, como técnicas inadequadas na pé-ajustagem de feamentas limitam e conseqüentemente compometem a sua competitividade.
X SMPEP Bauu, SP, Basil, 7 a 9 de ovembo de 2005 Paa se te uma maio pecepção dos esultados obtidos nestes atigo, o volume total de hoas impodutivas geadas (30.800 hoas) epesenta o equivalente a 7 máquinas-feamenta paadas na empesa duante um ano, o que significa 4,4% da capacidade instalada da empesa. Potanto é de fundamental impotância desenvolve tabalhos visando a melhoia da podutividade em ambiente CC, pois o tempo gasto no seu desenvolvimento tem influência dieta no tempo do ciclo dos podutos e não agega valoes aos mesmos. Refeências: Agostinho, O.L. Os sistemas devem se adapta ao desejo dos consumidoes. Máquinas e Metais, São Paulo, v.27, n.37, p.44-5, 992. Bead,., 998, Settting tools makes small shop sense. Moden Machine Shop, Cincinnati, v.70, n.8, p.79-83, 998. Degamo, E.P.; Black, J.J.; Koshe, R.A., 997, Mateials and pocess in manufactuing. *th ed. Uppe Sadded Rive: Pentice Hall, p.259, 997. Mason, F.A., 2000, ool balancing fo high-speed milling. Machine Shop Guide, p.40-52, 2000. oton, J., 990, ooling is ead fo CM. ooling & Poduction, 990. Simon, A.., 200, Condições de Utilização de ecnologia CC: Um Estudo paa Máquinas feamentas de usinagem na ndústia Basileia. Dissetação (Mestado), Unicamp, Campinas. Slack,. et al. Administação da podução. São Paulo:Atlas,997. Vonotas, S..; XUE, L., 997. Pocess inovation in small fims: case studies on CC machine tools. echnovation, v.7, n.8, p.427-38, 997. Wick, C.H., 995, Electonic tool gaging inceases C poductivit. Manufactuing Engineeing & Management, 995. Zolle & Davis ool, Pofitabilit.Catálogo.